专利名称：一种增加直拉硅单晶装料量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于硅单晶制备技术领域，涉及一种增加直拉硅单晶装料量的方法，本发
明还涉及该方法所使用的装置。
背景技术：
现有的直拉硅单晶炉所使用的热场，都配有热屏，又称导流筒，相对于敞口热场， 采用这种热屏蔽技术，能够大大的降低直拉硅单晶的拉晶功率及提高长晶速度，但是采用 热屏后，热屏会占据坩埚的装料空间，制约直拉单晶炉热场的装料量，降低了坩埚的利用 率。为了解决这一问题，通常采用的方法有两种l)采取在熔化多晶硅时，将热屏悬挂起 来，化料完成后再将其归位的方法，解决热屏占据坩埚装料空间的问题，但是这种方法会增 加化料所需功率，增加电耗。2)采用二次加料方法，化完料后，利用专用装置，再次向石英坩 埚内装入多晶原料，通常这种方法对原料都有特殊要求，需要小颗粒料或棒状料。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种增加直拉硅单晶装料量的方法，解决了现有技术 中存在的热屏会占据坩埚的装料空间，制约直拉单晶炉热场的装料量，降低了坩埚利用率 的问题。 本发明的另一 目的是，提供一种上述方法所使用的装置。 本发明所采用的技术方案是，一种增加直拉硅单晶装料量的方法，利用热屏中间
的晶体生长空间增加装料量。 本发明的装料方法，其特征还在于 在直拉硅单晶炉内，将坩埚内装满多晶原料后，采用一装料筒，装料筒的下段外表
面设置有若干固定脚，将装料筒放入热屏中，直到固定脚支撑在热屏的下段上，使得装料筒
处于热屏中的最低位，在装料筒内继续装入多晶原料，直至装料筒内装满多晶原料。 所述的装料筒的截面为逐级向上縮小的塔形形状，并且上下通透，其外表面最大
直径小于单晶炉主副炉室之间喉口的直径。 本发明所采用的另一技术方案是，一种增加直拉硅单晶装料量的装置，包括一上 下通透的装料筒，在装料筒的下段外表面设置有若干固定脚，在装料筒的上段设置有吊臂 安装孔，吊臂安装孔中安装有吊臂的下接点，装料筒通过吊臂与重锤夹头连接。
本发明的装料装置，其特征还在于 所述的装料筒的截面为逐级向上縮小的塔形形状，其外表面最大直径小于单晶炉
主副炉室之间喉口的直径。 所述的装料筒选用高纯石英。 本发明方法的有益效果是，在保持现有直拉硅单晶炉热场结构不变的情况下，利 用热屏中间的晶体生长空间装料，增加装料量，提高生产效率；并且设置配套的装置，保证 在化料时原料能够顺利滑入坩埚。
图1是本发明的装置结构示意图；
图2是本发明装置中的石英筒截面示意图；
图3是本发明方法的装料操作示意图。
图4是常规装料示意图。 图中，l.重锤夹头，2.吊臂，3.装料筒，4.多晶原料，5.坩埚，6.埚帮，7.加热器， 8.保温筒，9.热屏，IO.大盖，ll.副炉室，12.隔离阀，13.喉口，14.固定脚，15.吊臂安装 孔，16.主炉室。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 如图1，本发明的装置，其结构是，包括一个上小下大且上下通透的装料筒3，在装 料筒3的下段外表面设置有若干固定脚14，固定脚14用于支撑在热屏上，一是保证装料筒 3不会掉入坩埚中，二是防止热屏对原料造成污染，还不会阻碍氩气的流动路线，在装料筒 3的上段设置有吊臂安装孔15，吊臂安装孔15中安装有吊臂2的下接点，装料筒3通过吊 臂2与重锤夹头1连接，实现上下移动。 参照图2，为装料筒3的截面示意图，装料筒3的外形上小下大，类似塔形结构，装 料筒3既可以为圆环形筒，也可为多边形筒。该种塔形结构，有利于熔料时，装料筒3内腔 的原料逐层顺利塌入坩埚而不会卡住，其外表面最大直径小于单晶炉的主副炉室之间喉口 13的直径。装料筒3材质为高纯石英，可以减少对原料的污染，耐高温，并且便于观察塌料 情况。 如图3，本发明的增加直拉硅单晶装料量的方法，按照以下步骤实施，
步骤1、在坩埚5内装满多晶原料4后，将大盖10、热屏9安装到位后，将装料筒3 放入热屏9中，直到固定脚14支撑在热屏上，装料筒3处于热屏9中的最低位，在装料筒3 内继续装入多晶原料4，直至装料筒3内的多晶原料4装满后，将装料筒3与吊臂2、重锤夹 头1依次连接，实现装料筒3的升降。 步骤2、合炉后依次进行抽真空、检漏、熔料等操作。 步骤3、随着坩埚5内的多晶原料4熔化，坩埚5内的液面下降，装料筒3内的多晶 原料4便会因为重力逐渐塌落到坩埚5内，待装料筒3内的多晶原料4全部塌落后，提升重 锤夹头1，将装料筒3通过喉口 13从主炉室16升入副炉室ll，合上隔离阀12进行隔离操 作。 步骤4、隔离完成后将装料筒3及吊臂2取出置于安全位置。 步骤5、更换籽晶，合上副炉室11，待副炉室11净化完成后按正常工艺要求进行引 晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉操作。 如图4所示，为现有直拉硅单晶炉热场结构情况下的装料示意图，由于受到热屏9 下沿的限制，只能在坩埚中装满基本数量的原料。而通过采用本发明的方法后，每炉可以多 装料20%以上，每炉的拉晶成本可以明显降低，提高了生产效率和单个直拉硅单晶炉的利用率。
本发明的方法，在保持现有直拉硅单晶炉热场结构不变的情况下，充分利用热屏 中间的晶体生长空间装料，装置简单易行，但大大增加了实际的装料量，保证在化料时原料 能够顺利滑入坩埚，提高了生产效率。
权利要求
一种增加直拉硅单晶装料量的方法，其特征在于利用热屏中间的晶体生长空间增加装料量。
2. 根据权利要求l所述的装料方法，其特征在于在直拉硅单晶炉内，将坩埚(5)内装满多晶原料后，采用一装料筒(3)，装料筒(3)的下段外表面设置有若干固定脚(14)，将装 料筒(3)放入热屏(9)中，直到固定脚(14)支撑在热屏(9)的下段上，使得装料筒(3)处 于热屏(9)中的最低位，在装料筒(3)内继续装入多晶原料，直至装料筒(3)内装满多晶原 料。
3. 根据权利要求1所述的装料方法，其特征在于所述的装料筒(3)的截面为逐级向 上縮小的塔形形状，并且上下通透，其外表面最大直径小于单晶炉主副炉室之间喉口 (13) 的直径。
4. 根据权利要求1所述的装料方法，其特征在于所述的塔状装料筒(3)选用高纯石英。
5. —种增加直拉硅单晶装料量的装置，其特征在于包括一上下通透的装料筒(3)，在 装料筒(3)的下段外表面设置有若干固定脚(14)，在装料筒(3)的上段设置有吊臂安装孔 (15)，吊臂安装孔(15)中安装有吊臂(2)的下接点，装料筒(3)通过吊臂(2)与重锤夹头 (1)连接。
6. 根据权利要求5所述的装料装置，其特征在于所述的装料筒(3)的截面为逐级向 上縮小的塔形形状，其外表面最大直径小于单晶炉主副炉室之间喉口 (13)的直径。
7. 根据权利要求5所述的装料装置，其特征在于所述的装料筒(3)选用高纯石英。
8. 根据权利要求5所述的装料装置，其特征在于所述的装料筒(3)的截面为圆环或 多边形。
全文摘要
本发明公开了一种增加直拉硅单晶装料量的方法，利用热屏中间的晶体生长空间装料，即在坩埚内装满多晶原料后，将装料筒放入热屏中，在装料筒的下段外表面设置有若干固定脚，固定脚支撑在热屏上，装料筒处于热屏中的最低位，在装料筒内继续装入多晶原料，直至装料筒内装满多晶原料后，将装料筒上的吊臂与重锤夹头连接，实现装料筒的升降。装料筒的截面为逐级向上缩小的塔形形状，并且上下通透，其外表面最大直径小于单晶炉主副炉室之间喉口的直径。本发明还公开了一种上述方法使用的装置，本发明的方法及装置，充分利用热屏中间的晶体生长空间装料，通过该装置增加了实际的装料量，提高了生产效率。
文档编号C30B29/06GK101713096SQ20091031076
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者周晓渊, 李定武, 梁永生 申请人:西安隆基硅材料股份有限公司;西安隆基硅技术有限公司;宁夏隆基硅材料有限公司;西安矽美单晶硅有限公司